第2章 第1节 第1课时 化学反应速率 （Word教参）-【精讲精练】2024-2025学年高中化学选择性必修第一册（人教版2019）

第一节　化学反应速率 第1课时　化学反应速率 [学习目标] 1．了解化学反应速率的概念，会定量表示化学反应速率。2.掌握化学反应速率的简单计算。3.了解测定化学反应速率的简单方法，形成由宏观到微观、由感性到理性的科学探究过程。 知识点一　化学反应速率 1．化学反应速率的概念及其表示方法 2．同一反应中各物质的反应速率之间的关系 对于反应：mA＋nB===pC＋qD，A、B、C、D是气体或溶液时，v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝__m∶n∶p∶q__。 下列关于反应速率的理解，说法正确的是__________(填序号)。 (1)对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显 (2)化学反应速率为0.8 mol·L－1·s－1是指1 s时某物质的浓度为0.8 mol·L－1 (3)同一化学反应，相同条件下用不同物质表示的反应速率，其数值可能不同，但表示的意义相同 (4)在反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)中，t1、t2时刻，SO3(g)的浓度分别是c1、c2，则t1～t2时间内，SO3(g)生成的平均速率为v＝ (5)化学反应速率表示某一时刻的瞬时速率 (6)化学反应速率的单位可以是g·L－1·s－1，也可以是kg·L－1·s－1，或t·L－1·s－1等 (7)化学反应速率用反应物表示为正值，用生成物表示为负值 提示　(3)(4) 理解化学反应速率“四注意” 1．(2023·北京大兴区一中高二期中)使反应4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)在2 L的密闭容器中进行，半分钟后N2的物质的量增加了0.6 mol。此反应的平均速率可表示为(　　) A．v(NH3)＝0.02 mol/(L·s) B．v(O2)＝0.01 mol/(L·s) C．v(N2)＝0.02 mol/(L·s) D．v(H2O)＝0.02 mol/(L·s) 解析　A　v(N2)＝＝＝＝0.01 mol/(L·s)，根据反应速率之比等于化学计量数之比可知，v(NH3)＝2v(N2)＝2×0.01＝0.02 mol/(L·s)，v(O2)＝v(N2)＝×0.01＝0.015 mol/(L·s), v(H2O)＝3v(N2)＝3×0.01＝0.03 mol/(L·s)，故选A。 2．在反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)中，经过一段时间后，NH3的浓度增加了0.6 mol·L－1，在此段时间内用H2表示的平均反应速率为0.45 mol·L－1·s－1，则此段时间是________ s。 解析　已知用H2表示的平均反应速率为0.45 mol·L－1·s－1，则用NH3表示的平均反应速率为v(NH3)＝v(H2)＝×0.45 mol·L－1·s－1＝0.3 mol·L－1·s－1，所以Δt＝＝2 s。 答案　2 知识点二　化学反应速率的计算与比较 1．“三段式”法求解化学反应速率计算题的一般步骤 (1)写出有关反应的化学方程式； (2)找出各物质的起始量、转化量、某时刻量；转化量之比等于化学计量数之比； (3)根据已知条件列方程计算。 例如： 反应： mA(g)＋nB(g)pC(g) 起始浓度/(mol·L－1) a b c 转化浓度/(mol·L－1) x 某时刻t s浓度/(mol·L－1) a－x b－ c＋ 再利用化学反应速率的定义式求算： v(A)＝ mol·L－1·s－1； v(B)＝ mol·L－1·s－1； v(C)＝ mol·L－1·s－1。 则v(A)∶v(B)∶v(C)＝__m∶n∶p__。 2．化学反应速率的比较方法 (1)定性比较 通过明显的实验现象，如反应的剧烈程度、产生气泡或沉淀的快慢、固体消失或气体充满所需时间的长短等来定性判断化学反应的快慢。如K与水反应比Na与水反应剧烈，则反应速率：K>Na。 (2)定量比较 ①“一看”：看化学反应速率的单位是否一致，若不一致，需转化为同一单位。 ②“二化”：将不同物质的化学反应速率转化成同一物质的化学反应速率，或分别除以相应物质的化学计量数，所得数值大的速率大。 ③“三比较”：标准统一后比较数值大小，数值越大，反应速率越大。 某温度下，在容积为2 L的密闭容器中投入一定量的A、B发生反应：3A(g)＋bB(g)cC(g)　ΔH＝－Q kJ·mol－1(Q>0)，12 s时反应达到平衡，生成C的物质的量为0.8 mol，反应过程中A、B的物质的量浓度随时间的变化关系如图所示。下列说法正确的是(　　) (1)前12 s内，A的平均反应速率为________ mol·L－1·s－1。 (2)12 s内，A和B反应放出的热量为_______ kJ。 提示　(1)由图像分析可知，A的浓度变化＝0.8 mol/L－0.2 mol/L＝0.6 mol/L，反应速率v＝＝＝0.05 mol/(L·s)； (2)反应3 mol A放热Q kJ,12 s内A反应的物质的量＝(0.8 mol/L－0.2 mol/L)×2 L＝1.2 mol，放出热量0.4Q kJ。 由n(或c)～t图像确定化学方程式的方法 (1)看趋势，定位置：观察图像，n(或c)随时间逐渐减小的物质为反应物，反之为生成物。 (2)看变化量，定系数：由图像计算各物质在相同时间内的浓度(或物质的量)的变化量，从而确定各物质的化学计量数。 (3)看是否共存，定符号：根据图像观察各物质最终是否共存(即是否有物质反应完)，从而判断该反应是否为可逆反应，确定在方程式中用“===”还是“”。 1．将5.6 g铁粉投入100 mL 2 mol·L－1硫酸中，2 min后铁恰好完全溶解。下列有关该反应速率的表示正确的是(忽略溶液体积的变化)(　　) A．用铁表示的反应速率为0.5 mol·L－1·min－1 B．用硫酸表示的反应速率为0.5 mol·L－1·min－1 C．用硫酸亚铁表示的反应速率为0.25 mol·L－1·min－1 D．用氢气表示的反应速率为0.5 mol·L－1·min－1 解析　B　发生的化学反应为Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，溶液中浓度发生变化的只有反应物硫酸和生成物硫酸亚铁。5.6 g Fe的物质的量为0.1 mol，故反应消耗H2SO4的物质的量＝生成FeSO4的物质的量＝0.1 mol，v(H2SO4)＝v(FeSO4)＝＝0.5 mol·L－1·min－1。 2．一定温度下，在2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示。下列描述正确的是(　　) A．反应在0～10 s内，用Z表示的反应速率为0.158 mol·L－1·s－1 B．反应在0～10 s内，X的物质的量浓度减少量为0.79 mol·L－1 C．反应进行到10 s时，Y的转化率为79.0% D．反应的化学方程式为X(g)＋Y(g)Z(g) 解析　C　从题图上看，在0～10 s内，Z的反应速率为v(Z)＝＝0.079 mol·L－1·s－1；0～10 s内，X的物质的量浓度的减少量为＝0.395 mol·L－1；反应进行到10 s时，Y的转化率为×100%＝79.0%；反应的化学方程式应为X(g)＋Y(g)2Z(g)。 3．一定温度下，向容积为2 L的密闭容器中通入3 mol A和2 mol B，发生如下反应：3A(g)＋B(g)xC(g)＋ 2D(s)，反应进行到1 min时测得剩余1.2 mol A，此时C的浓度为0.6 mol·L－1。 (1)x为__________。 (2)反应在1 min内，B的平均反应速率为______。 (3)在四种不同的条件下测定得到以下反应速率，其中表示的反应速率最快的是________(填字母)。 A．v(A)＝0.5 mol·L－1·min－1 B．v(B)＝0.2 mol·L－1·min－1 C．v(C)＝0.3 mol·L－1·min－1 D．v(D)＝0.5 mol·L－1·min－1 解析　 (1)反应进行到1 min时测得剩余1.2 mol A，此时C的浓度为0.6 mol·L－1，说明消耗A的物质的量是3 mol－1.2 mol＝1.8 mol，生成C的物质的量是0.6 mol·L－1×2 L＝1.2 mol，则有3∶x＝1.8∶1.2＝3∶2，所以x＝2。(2)反应在1 min内，C的反应速率是0.6 mol·L－1÷1 min＝0.6 mol·L－1·min－1，B的反应速率是C反应速率的，所以B的反应速率是0.3 mol·L－1·min－1。(3)因为D为固体，所以反应速率一般不用固体表示。比较A、B、C三种物质的反应速率将其全部转化为B表示时，A：v(B)＝v(A)＝ mol·L－1·min－1；C：v(B)＝ v(C)＝ mol·L－1·min－1；与B相比，0.2 mol·L－1·min－1数值最大，选B。 答案　 (1)2　(2)0.3 mol·L－1·min－1　(3)B 知识点三　化学反应速率的测定 1．测定原理 利用与化学反应中任何一种化学物质的__浓度__(或__质量__)相关的性质进行测定。 2．测定方法 (1)直接观察测定：如__释放出气体的体积__和__体系的压强__等。 (2)科学仪器测定：如反应体系颜色的变化。在溶液中，当反应物或产物本身有较明显的颜色时，可利用__颜色深浅__和__显色物质浓度__间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。 设计下列实验装置测定锌与硫酸反应的速率。 1．用气体来测定化学反应速率，可以测量哪些量： (1)________________________________________________________________________。 (2)________________________________________________________________________。 提示　(1)测定产生一定体积(如10 mL)气体所用的时间 (2)测定一定时间(如10 s)所收集气体的体积 2．如果用溶液的变化来测定反应速率应测定什么量的变化？ 提示　测定一定时间内H2SO4浓度或H＋浓度的变化。 1．测定的对象 体系中的物质(反应物和生成物)。 2．可测定的具体物理量 气体体积、体系压强、颜色深浅、光的吸收、导电能力等。 1．为测定一定时间内锌和稀硫酸反应的速率，下列测量依据不可行的是(　　) A．m(Zn)的变化　　　　　 B．c(H＋)的变化 C．c(SO)的变化 D．V(H2)的变化 解析　C　锌和稀硫酸反应的离子方程式为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，用单位时间内固体质量变化可以测定反应速率；单位时间内氢离子浓度变化可以测定反应速率；反应前后硫酸根离子浓度基本不变，不能用于测定反应速率；单位时间内H2体积的变化可用于测定反应速率。 2．(2023·大庆实验中学期末)用下列装置及药品能达到实验目的的是(　　) 　　　　　　　　 A．熔化Na2CO3　 B．制备NO2 　　　　　　 C．制备少量氨气　 D．测量Zn与硫酸的反应速率 解析　 B　高温时坩埚中二氧化硅与碳酸钠反应，应选铁坩埚，故A错误；Cu与浓硝酸反应生成二氧化氮，图中固液反应装置可制备二氧化氮，故B正确；氯化铵分解后在试管口又会结合，不能制得氨气，故C错误；根据收集气体的体积和时间，可计算反应速率，图中缺少计量时间的秒表，故D错误。 3．通过实验测定反应速率的方法有多种： (1)比较锌粒与不同浓度的H2SO4溶液反应的反应速率，可通过测定收集等体积H2需要的______来实现。 (2)已知酸性条件下，KMnO4溶液与H2C2O4溶液发生的反应为2MnO＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O。可通过________________来测定该反应的反应速率。 (3)已知Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋S↓＋SO2↑＋H2O，则比较相同浓度的Na2S2O3溶液和不同浓度的H2SO4溶液反应的快慢可通过测定________来实现。 解析　(1)比较锌粒与不同浓度的H2SO4溶液反应时的速率，可以通过测定收集等体积H2需要的时间来实现。(2)KMnO4与H2C2O4的反应中存在着溶液颜色的变化，故可通过溶液褪色所需时间来测定反应速率。(3)在Na2S2O3和H2SO4的反应中有沉淀产生，故可通过测定溶液出现浑浊的时间来比较反应的快慢。 答案　(1)时间　 (2)溶液褪色所需时间　 (3)溶液出现浑浊的时间(其他合理答案均可) 1．下列说法正确的是(　　) A．化学反应速率通常用单位时间内反应物或生成物质量的变化量来表示 B．用不同物质浓度的变化量表示同一时间内同一反应的速率时，其数值之比等于化学方程式中对应物质的化学计量数之比 C．化学反应速率表示化学反应在某时刻的瞬时速率 D．在反应过程中，反应物的浓度逐渐变小，所以用反应物表示的化学反应速率为负值 解析　 B　反应速率通常用单位时间内反应物或生成物浓度的变化量来表示，A项错误；化学反应速率为平均反应速率，C项错误；化学反应速率均为正值，D项错误。 2．对于反应3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，在测量化学反应速率时，以下相关性质不可以利用的是(　　) A．气体的体积和体系的压强 B．溶液颜色的深浅 C．固体物质的体积 D．H＋浓度的变化量 解析　C　与化学反应中任何一种化学物质的浓度(或质量)相关的性质在测量反应速率时都可以加以利用，包括能够直接观察的某些性质，也包括必须依靠科学仪器才能测量的性质，故A、B、D三项可以利用。 3．(2023·云南楚雄高二期中)对于反应M(g)＋3N(g)===2P(g)＋2Q(g)，下列表示的反应速率最慢的是(　　) A．v(N)＝0.04 mol·L－1·s－1 B．v(M)＝0.6 mol·L－1·min－1 C．v(P)＝0.03 mol·L－1·s－1 D．v(Q)＝1.4 mol·L－1·min－1 解析　B　比较反应速率大小，先将速率的单位统一，再除以对应的化学计量数，结果越大，反应速率就越大。v(N)＝2.4 mol·L－1·min－1，则＝0.8 mol·L－1·min－1，同理v(M)＝0.6 mol·L－1·min－1，＝0.9 mol·L－1·min－1，＝0.7 mol·L－1·min－1，故选B。 4．(2023·甘肃永昌一中高二期中)一定温度下，将1 mol M和4 mol X置于1 L的恒容密闭容器中发生反应M(g)＋3X(g)2Q(g)＋aR(g)，Q、R物质的量浓度与反应时间的关系如图所示。下列叙述正确的是(　　) A．a＝2 B．达到反应限度时M的浓度为0.4 mol·L－1 C．达到反应限度时消耗1.6 mol X D．前2 min平均反应速率：v(X)＝0.6 mol·L－1·min－1 解析　D　由题图可知：平衡时Q的生成量为0.8 mol，R的生成量为0.4 mol，则2∶a＝0.8 mol∶0.4 mol，解得a＝1，A错误；平衡时，M的物质的量为n(M)＝1 mol－0.4 mol＝0.6 mol，则c(M)＝＝0.6 mol/L，B错误；平衡时Q生成0.8 mol，则X的消耗量为1.2 mol，C错误；平衡时，X的消耗量为1.2 mol，则前2 min平均反应速率：v(X)＝＝0.6 mol/(L·min)，D正确。 5．在2 L密闭容器中进行反应：mX(g)＋nY(g)pZ(g)＋qQ(g)，式中m、n、p、q为各物质的化学计量数。在0～3 min内，各物质的物质的量变化如下表所示： 时间 X Y Z Q 起始/mol 0.7 1 2 min末/mol 0.8 2.7 0.8 2.7 3 min末/mol 0.8 已知2 min内v(Q)＝0.075 mol·L－1·min－1，＝。 (1)试确定以下物质的相关量。 起始时n(Y)＝________，n(Q)＝________。 (2)化学方程式中m＝________，n＝________， p＝________，q＝________。 (3)用Z表示2 min内的反应速率为________。 (4)2 min末Q的转化率为________。 解析　解题时明确化学反应速率与化学计量数的关系以及化学计算的方法。对比X的起始量和2 min末的量，可知反应逆向进行。 |Δn(Q)|＝|v(Q)·V·Δt|＝0.075 mol·L－1·min－1×2 L×2 min＝0.3 mol 对反应过程作“三段式”分析如下： mX(g)＋nY(g)pZ(g)＋qQ(g) 起始/mol 0.7 n(Y) 1 n(Q) 改变/mol Δn(X) Δn(Y) Δn(Z) Δn(Q) 2 min末/mol 0.8 2.7 0.8 2.7 故Δn(X)＝0.8 mol－0.7 mol＝0.1 mol Δn(Z)＝0.8 mol－1 mol＝－0.2 mol n(Q)＝0.3 mol＋2.7 mol＝3.0 mol (1)因＝＝＝ Δn(Y)＝0.4 mol n(Y)＝2.7 mol－0.4 mol＝2.3 mol。 (2)m∶n∶p∶q＝Δn(X)∶Δn(Y)∶|Δn(Z)|∶|Δn(Q)|＝0.1 mol∶0.4 mol∶0.2 mol∶0.3 mol＝1∶4∶2∶3。 (3)＝，v(Q)＝0.075 mol·L－1·min－1， 故v(Z)＝0.05 mol－1·L－1·min－1。 (4)2 min末Q的转化率α(Q)＝×100%＝×100%＝10%。 答案　(1)2.3 mol　3.0 mol　(2)1　4　2　3　 (3)0.05 mol·L－1·min－1　(4)10% 学科网（北京）股份有限公司 $$